Исследователи по-прежнему озадачены тем, почему некоторые пациенты, инфицированные SARS-CoV-2, вирусом, ответственным за COVID-19, остаются бессимптомными, в то время как у других пациентов развиваются тяжелые симптомы заболевания. Этот вопрос снова возникает в связи с распространением варианта Delta по всей стране. В новом ретроспективном исследовании исследователи из Медицинского университета Южной Каролины (MUSC) обнаружили специфический и чувствительный биомаркер в образцах крови, который предсказывает, у каких пациентов разовьются симптомы COVID-19. Их результаты опубликованы 9 июля в журнале Scientific Reports., показывают, что снижение уровня конкретного липида, сфингозина, в значительной степени связано с развитием симптомов COVID-19. И наоборот, повышенные уровни сфингозина, а также белка, участвующего в его производстве, кислой церамидазы (AC), связаны с бессимптомными инфекциями.
«Мы разработали этот проект в то время, когда не было успешной вакцины», - сказал Бесим Огретмен, доктор философии, директор Общего ресурса липидомики в онкологическом центре Холлингса и руководитель программы исследований терапии рака развития Холлингса. «Мы хотели внести свой вклад в эту область и знать, какие пациенты, подвергшиеся воздействию этого вируса, будут иметь симптомы, а не бессимптомны».
За последние 16 месяцев несколько волн заражения SARS-CoV-2 в США привели к более чем 35 миллионам случаев и почти 630 000 смертей. Несмотря на разработку множества безопасных и эффективных вакцин, в настоящее время мы переживаем новую волну инфекций.
Считается, что смертность от COVID-19 является результатом сверхактивного иммунного ответа на вирус в легких инфицированных пациентов, который вызывает тяжелый респираторный дистресс. Однако симптомы сильно различаются, и ученые и клиницисты не понимают, почему у некоторых пациентов развиваются тяжелые симптомы, а у других симптомы остаются бессимптомными.
Известно, что сфинголипиды, класс молекул, которые важны для целостности клеточной мембраны и коммуникации между клетками, могут регулировать воспаление и иммунную систему в ответ на различные инфекции. Лаборатория Огретмена имеет многолетний опыт в анализе производства и обработки различных липидов, включая сфинголипиды, с использованием глобального метода измерения, называемого липидомикой.
Используя этот опыт, лаборатория Огретмена провела объективный анализ образцов сыворотки пациентов с COVID-19 из биорепозитория MUSC COVID-19, чтобы выявить изменения в уровнях сфинголипидов.
Результаты были поразительными.
Доктор Бесим Огретмен и Альхаджи Джаннех из Медицинского университета Южной Каролины. Предоставлено: Сара Пак из Медицинского университета Южной Каролины.
«Просто взглянув на данные, вы можете четко разделить различные группы пациентов, даже не выполняя технический статистический анализ», - сказал Альхаджи Джаннех, ведущий автор и аспирант кафедры биохимии и молекулярной биологии.
У бессимптомных пациентов, у которых тест на антитела к SARS-CoV-2 был положительным, исследователи обнаружили небольшое увеличение уровней сфингозина в сыворотке - и только сфингозина - по сравнению с пациентами, у которых тест был отрицательным. Примечательно, что у пациентов, у которых развились симптомы COVID-19, наблюдалось 15-кратное снижение уровня сфингозина. Напротив, почти 75% бессимптомных пациентов имели повышенные уровни AC, в то время как у большинства пациентов с симптомами AC не обнаруживался. Наличие сывороточного AC коррелирует с повышенным уровнем сфингозина.
«Может ли это быть альтернативным способом предсказать, какие пациенты наиболее уязвимы для тяжелого заболевания?» - спросил Огретмен, который также является профессором кафедры биохимии и молекулярной биологии и кафедры липидомики и открытия лекарств, предоставленной SmartState. «Если мы сможем отделить бессимптомных пациентов от пациентов с симптомами, мы сможем использовать ограниченные средства и ресурсы для более уязвимых пациентов».
В целом, с 99% вероятностью правильно определить, у каких пациентов с положительным результатом теста на антитела к SARS-CoV-2 разовьются симптомы заболевания, а у каких пациентов они останутся бессимптомными, с использованием уровней сфингозина в крови.
Эти поразительные результаты были бы невозможны без биорепозитория MUSC COVID-19 и сотрудничества с Институтом клинических и трансляционных исследований Южной Каролины (SCTR). SCTR создал биорепозиторий в качестве ресурса для исследования COVID-19, а один из главных исследователей SCTR Патрик Флюм, доктор медицины, является его директором и одним из авторов статьи.
Анализ уровней различных липидов в образцах пациентов является дорогостоящим и требует сложного оборудования, что делает этот тип анализа недопустимым в большинстве случаев. Однако разработка анализа на основе ELISA, подобного тем, которые используются для диагностики ВИЧ-инфекции, для определения уровней AC может стать рентабельной альтернативой, которая может быть широко внедрена.
Остается несколько нерешенных вопросов. Как вакцинация влияет на уровень сфингозина? Как меняются уровни сфингозина при введении большего количества вариантов? Тем не менее, способность быстро выявлять пациентов из группы риска может значительно улучшить лечение COVID-19 и обеспечить эффективное распределение ограниченных ресурсов.
